Формовочная смесь для литья алюминия

Литьё алюминия в песчано-глинистые формы.

Доброго времени суток, пикабушники и пикабушницы. В этом посте мне хотелось бы рассказать о одном из способов изготовления отливок из металла. А конкретно, адресных табличек. Вот таких.

Печь и тигель для плавления металла. Так как используем мы легкоплавкий алюминий, то температура нам нужна не меньше 660 градусов. Делали мы это всё в расчищенном складском помещении на самодельной печи и “на глаз”. Так что, конкретного температурного режима не было.

Саму печь я не фотографировала, но конструкция её была простейшая: внешний слой огнеупорного кирпича, внутри слой каолиновой ваты. Снизу под тигель направлена газовая горелка. Тигель грубо сварен из куска металлической трубы. Прогорали часто и весело, регулярно организовывая красивые серебристые лужи на полу вокруг печи.

Сам алюминий. Покупался в виде различного лома, от обрезков алюминиевого профиля для дверей купе до витых кабелей (самое классное сырьё, кстати).

Модель нашего изделия. Мы делали из мдф на фрезерном станке, покрывали на два слоя порозаполняющим грунтом.

Форма. Представляет собой две металлические рамы, в которые плотно утрамбована формовочная смесь (состоит из глины и песка в определённых пропорциях, слегка смочена водой до состояния “лепится куличик”).

Опока – это та самая металлическая рама. Состоит из двух частей, горизонтальная линия на рисунке по верхнему краю “модели” – это плоскость разъёма.

Выпор – канал для выхода воздуха, литник – канал для заливки металла. Чёрное и серое в формовочной смеси – это пустоты, покрасила для наглядности.

То есть, имеем мы вот такой вот кулич в раме с пустотой в форме нашего изделия.

Здесь видно модель таблички про злую собаку, металлическую раму первой половины формы (на схеме – нижняя). Лежит это всё на самой ровной плоской штуке, которую мы смогли найти.

Покрыли модель тальком, чтобы повысить шансы на то, что потом она из нашего “куличика” вытащится без потерь. Присыпали сверху смесью через сито – это делается только для первого лицевого слоя, чтобы потом поверхность отливки была качественнее, так как формовочную смесь мешали в ящике с помощью дрели, и в ней оставалось дофига комков от предыдущих использований.

Потом сверху прямо горстями и вёдрами сыпется ещё формовочная смесь, долго и старательно утаптывается киянкой, такой-то матерью и прочими подручными предметами.

Здесь у меня не произошла внезапная метаморфоза одной таблички в другую, просто Злую Собаку я на таком этапе не сфотографировала. Здесь мы видим ту же самую нижнюю часть формы, но уже перевёрнутую и готовую для формовки верхней части. То есть, той поверхностью, которую мы видим здесь, на первой и второй фотографиях полуформа лежала вниз.

Щедро посыпаем тальком, кладём сверху вторую металлическую раму, втыкаем обрезки трубы. Последнее делается для того, чтобы в верхней полуформе остались каналы для литника и выпоров (воздухоотводов, помните?). И снова насыпаем формовочную смесь, уже без просеивания – это будет тыльная поверхность таблички, тут на качество поверхности можно подзабить.

Когда готовы обе половины, трубки вытаскиваются, верхняя полуформа снимается, модель изделия вытаскивается. Очень ответственный этап, на котором может оказаться, что пара часов работы потрачены впустую: верхняя полуформа может осыпаться при переносе, модель вытащится вместе с куском смеси или ещё что-либо в таком духе. Так что, все действия нужно производить медленно и печально.

Форму в собранном виде я не фотографировала, бо там ничего интересного – куличик в раме и всё. А вот на фотографии ниже можно увидеть готовую для литья форму, из которой уже вытащили модель и трубки.

Это та полуформа, которую можно было увидеть на третьей фотографии. Только там мы видели серую “спину” модели, а здесь видно полость, которая от этой модели осталась. Которая заполнится металлом.

Каналы под литник (толстый двойной слева, здесь потечёт металл) и два выпора (два тонких одиноких справа, отсюда будет отходить воздух) ковыряли вручную перед извлечением модели. Это не слишком непрофессионально, под это дело нормальные люди тоже используют модели.

Затем, верхняя полуформа кладётся на место, ставятся верхние части литников и выпоров (железная труба сантиметров 20 в длину, внутри набита формовочной смесью, внутри канал – на фотографии слева).

Заливается алюминий, все нервно идут курить, пока металл твердеет и, наконец, наступает момент истины.

Отливка получилась достаточно качественная, металл протёк везде, где должен был, форма нигде не осыпалась.

Дальше отрезаются литники, торец шлифуется, лицевая выступающая поверхность шлифуется и полируется.

Потом, лицевая поверхность фона грунтуется и красится в выбранный заказчиком цвет.

В общем, времени на изготовление одной такой таблички уходит где-то один рабочий день. Если уже есть готовая модель, всё получается с первого раза, нет дефектов, которые надо шлифовать долго и мучительно и прочих форс-мажоров.

Читать еще:  Технология литья алюминия

Фотографировала на тигель, так что качество – увы.)

Формовочные смеси для литья

Литейное производство достаточно простой и широко распространенный технологический процесс для получения отливок различного размера и разнообразной формы. Получение деталей методом литья практикуется в автомобилестроении, станкостроении, вагоностроении и многих прочих отраслях машиностроения. Для получения полых или с множеством отверстий отливок используются стержневые и формовочные смеси различных составов. Экономически обосновано использование песчано-глинистых форм при массовом производстве.

Состав смесей зависит от:

  • способа формовки:
    1. ручная;
    2. машинная;
  • типа металла:
    1. сталь;
    2. чугун;
    3. цветной металл и его сплавы;
  • типа производства:
    1. единичное;
    2. серийное;
    3. массовое;
  • типа литья;
  • технологического оснащения.

Материалы, которые используются для получения формовочных смесей, подразделяются на следующие группы:

  • песчаник;
  • различные сорта глины;
  • вспомогательные:
    • связующие материалы;
    • противопригарные смазки и покрытия;
    • огнеупорные;
    • специальные.

Глинистые пески могут содержать глины в своем составе до 50%. Делят их по количеству содержания глины на:

  • тощие – до 10%;
  • полужирные – до 20%;
  • жирные – до 30%;
  • очень жирные – до 50%.

Также используются кварцевые пески. Силикатная основа позволяет принимать в форму расплав, температура которого достигает 1700С.

Получение отливок высокого качества требует использования противопригарных покрытий и материалов мелкой фракции, чтобы предупредить образование в форме пор.

Виды и состав смесей

К формовочным смесям для литья предъявляются следующие требования:

  • механическая прочность;
  • теплопроводность;
  • газовая проницаемость;
  • огнестойкость;
  • теплоемкость.

Формовочные и стержневые смеси обладают одинаковыми свойствами. Но к стержням предъявляются более высокие требования, потому что на него расплавленный металл оказывает более сильное давление.

Состав различных смесей

Формовочные смеси делятся на три типа:

Единая смесь предназначается для наполнения всего объема литейной формы. В полном объеме используется при машинной формовке при выпуске отливок в большом количестве. Для ее приготовления используется большой объем еще неиспользовавшихся материалов.

Облицовочная смесь предназначена для получения слоя формы, контактирующего непосредственно с расплавом. Его толщина зависит от типа смеси и тяжести отливки и составляет 20-100 мм. Для того чтобы дополнить оставшийся объем используется наполнительная смесь.

Состав формовочной смеси напрямую зависит от формы и метода ее изготовления. Формирование песчано-глинистых форм происходит двумя способами, в результате которых получаются сухие и сырые формы. Для их податливости при формировании в смесь вводятся сгорающие наполнители – торф или древесные опилки. В состав подсушиваемых форм кроме глины и песка закладываются крепитель, измельченный асбест и барда.

Кроме них используются:

  • быстро отверждающиеся;
  • самостоятельно отверждающиеся;
  • твердеющие при химическом преобразовании;
  • жидкостекольные составы.

В быстро отверждающихся смесях связкой выступает жидкое стекло. Если для сушки жидкого стекла необходима теплая продувка, то в данном случае отвердение происходит за счет феррохромового шлака.

Классификация формовочных смесей

Самостоятельно отверждающиеся составы в первоначальном состоянии жидкие. Затем в них вводятся ПАВ и песочный наполнитель. Такой состав сохраняет текучесть не более 10 минут. Поэтому они приготавливаются на формовочных участках.

Химически отверждающиеся смеси имеют малый срок жизни. В следствие чего в смесь добавляется едкий натр.

Жидкостекольные разновидности после формирования подвергаются сушке продуванием углекислым газом. В процессе сушки протекают химические реакции: образование кремниевой кислоты и углекислого натрия.

Для изготовления стержня, например, первого класса, смесь целиком состоит кварца и крепителей. Для формовки крупных стержней используется 1/3 часть использованного и восстановленного состава.

Температура плавления цветных металлов значительно ниже, чем у сталей и чугунов. Из-за чего формовочные смеси имеют меньшую огнеупорность. Для литья бронзы и медных сплавов формовочные составы готовят при использовании глинистого песка П класса. Такие наполнители как борная кислота, серный цвет или фтористая присадка используются для литья алюминия. Они препятствуют активному окислению расплава.

Требуемые свойства

Для получения качественной отливки необходима литейная форма, изготовленная из ингредиентов, подобранных под разлив определенного металла. Формовочная смесь для литья должна обладать определенной влажностью. При малой влажности форма склонна к осыпаемости, что затрудняет формовку.

Плохая газовая проницаемость провоцирует образование в отливке дефектов — газовых пор и раковин. Из-за чего необходим песок крупной фракции (более 50%).

Свойства формовочных смесей характеризует твердость. Она зависит от равномерности и степени уплотнения. Уплотнение формы сверх нормы провоцирует появление таких дефектов как:

Литье в песчано-глинистую форму

Высокая прочность формы и стержня не позволяет изменять геометрию отливки. Чтобы ее получить применяются специальные связующие материалы.

Приготовление смесей

Процесс приготовления формовочных и стержневых смесей проводится в три этапа. Первый этап — подготовительный. Здесь происходит подготовка еще неиспользованных материалов. Проводится сушка, дробление и последующее просеивание.

На втором этапе происходит подготовка отработанного состава. Это позволяет экономить на материалах. Процесс начинается на охладительных барабанах. Происходит выбивка, размельчение, охлаждение.

Формовочные смеси для литья готовятся на третьем этапе в смесителях. Широкое применение нашли катковые модели. Они используются для приготовления таких составов как:

  • единые;
  • стержневые смеси;
  • облицовочные;
  • с добавками:
    • вязкие;
    • жидкие;
    • пылевидные.

При больших объемах выпуска производство автоматизировано. Механизация процессов отражается на снижении себестоимости продукции.

Читать еще:  Жидкая штамповка алюминия

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Формовочная смесь для литья алюминия

В производственных цехах литье алюминия выполняется с помощью автоматических установок.

Машины разных моделей в большом ассортименте представлены в компании «ИМСТЕК».

Все оборудование от лучших Китайских и Тайваньских производителей. Отличается высокой степенью автоматизации и безупречным качеством.

Рис.1. Машина для литья алюминия DC-250V4N

Характеристики алюминия

Алюминий — пластичный легкий металл серебристого цвета. Отлично гнется, хорошо поддается штамповке, литью, металлообработке.

На воздухе быстро окисляется, образуя тонкую оксидную пленку, защищающую от коррозии.

Характерные свойства:
• малая плотность;
• высокая электропроводность;
• невысокая температура плавления, около 660°С, с точкой кипения 2500°С.

В расплавленном состоянии металл хорошо растекается, заполняя пресс-формы для литья алюминия.

Высокая пластичность позволяет раскатывать его в тончайшую фольгу, используемую для создания упаковок.

Отличные технические и эксплуатационные качества позволяют использовать алюминий в транспортном машиностроении, строительстве, электротехнике, производстве потребительских товаров разного назначения.

Технологии домашнего литья алюминия, материалы и оборудование

Благодаря относительно невысокой температуре плавления, литые детали из алюминия можно изготовить кустарным способом.

Изготовление изделий выполняется в следующем порядке:
1. Расплавленный воск или парафин заливается в емкость, имеющую параметры будущей детали и оставляется до полного затвердевания.
2. Из отлитой заготовки вырезается макет будущей детали, помещается в подготовленную опалубку и закрепляется.
3. Смесь из гипса или цемента, песка мелкой фракции и воды перемешивается до сметанообразного состояния и выливается в опалубку. При этом заготовка должна полностью накрываться раствором.
4. Форму с раствором необходимо слегка потрясти, для удаления пузырьков воздуха.
5. После набора прочности из гипсовой формы вытапливается парафин, гипс полностью высушивается.
6. Сырье плавится в специальных печах или при помощи горелок.
7. Сверху расплава снимается слой окисла, раскаленный металл заливается в готовые формы.

Для работы понадобятся:
• алюминиевый лом;
• гипсовый или цементный раствор;
• воск, пенопласт или парафин;
• емкость из чугуна или нержавеющей стали;
• печь для разогрева металла бензиновая или газовая горелка;

Чтобы подготовить необходимое для заливки количество сырья, нужно определить вес и массу будущего изделия с помощью металлического калькулятора.

Самодельные печи и способы расплавления алюминия

На производственных предприятиях и литейных цехах металл плавится в тигельных индукционных печах.

Плавка кустарным способом возможна в самодельных печах или устройствах, работающих от бензиновых или газовых горелок.

В муфельной печи имеется специальная камера, изолирующая расплавляемую заготовку от контакта с углем или продуктами горения.

Нагревательная камера может быть изготовлена из шамотного огнестойкого кирпича, глины или теплоизоляционных панелей ШПГТ-450. Для уменьшения тепловых потерь муфельную печь снаружи можно изолировать минеральной базальтовой ватой.

Нагрев в такой печи происходит от угля, газа или электричества.

Электрические печи самые популярные и эффективные. В них быстро достигается необходимая температура. Они не занимают много места и отличаются чистотой производства.

Рис.2 Самодельная электрическая муфельная печь

Принцип действия угольной печи:
1. В камеру, выложенную из шамотного кирпича, устанавливается емкость для плавки сырья.
2. Вокруг укладывается и поджигается уголь.
3. Снизу подается воздух, поддерживающий горение.
4. Дым от горения угля удаляется в оставленное в крышке отверстие или трубу.

Рис.3. Схема печи кустарного изготовления: 1. Крышка с проемом для выхода топочных газов; 2. Стенки печи из шамотного кирпича, глины или плит; 3. Тигель для алюминия; 4. Чугунная решетка; 5. Дверка для удаления золы; 6. Камера зольная; 7. Подача воздуха; 8. Угольная камера.

Небольшие заготовки, весом до 150 граммов, можно плавить при помощи газовых или бензиновых горелок, приспособив для этого разные по размеру жестяные банки.

Рис.4. Устройство для плавки с газовой горелкой

Способы создания форм для литья алюминия

Для производства изделий методом плавки нужны соответствующие пресс-формы для литья алюминия.

Они могут изготавливаться из гипса, цемента, смеси песка и жидкого стекла.

1. Открытый способ литья

Простые изделия изготавливают в открытых формах. Для этого используются приспособленные емкости в виде жестяных банок, коробок, сковородок, самодельные формы из гипса.

2. Закрытая форма

Сложные детали и узлы создаются в закрытых разъемных пресс-формах для литья алюминия. Они обычно состоят из основной детали и двух или нескольких боковых, или верхних частей. В верхней части формы делаются воронкообразные проемы для подачи металла.

Материалы для литых форм

Мастера, занимающиеся литьем алюминия, чаще всего используют гипсовый или цементный раствор для изготовления форм.

Макет детали изготавливается из воска, пенопласта или парафина.

Восковый шаблон устанавливается в коробку или ящик, выступающий в роли опалубки, фиксируется и заливается раствором из гипса.

Для изготовления формы лучше подойдет белый гипс, марки Г-7.

В процессе схватывания и сушки формы парафин или воск расплавляется и выливается. В образовавшиеся полости заливается горячий алюминий.

Если в качестве макета используется пенопласт, раскаленный алюминий заливается по пенопласту, расплавляя и вытесняя его из формы.

Читать еще:  Клей для алюминия термостойкий

Типичные ошибки и советы по правильному литью

Литье из алюминия — непростой процесс, требующий выполнения сложных операций. Если вы решили, что отливка изделий вам под силу — смело беритесь за дело.

Важно трезво оценить свои возможности, запастись необходимыми материалами и прислушаться к советам профессионалов:
1. Важно разогревать расплав до нужной температуры, чтобы обеспечить хорошее растекания по форме и предотвратить образование пустот. Слишком высокая температура расплава также может повлиять на прочность готовых изделий.
2. В качестве сырья лучше использовать мягкие виды алюминиевых изделий. В твердых образцах может содержаться большой процент оксидов.
3. При заливке металла в формы из гипса, необходимо дождаться полного их высыхания. В противном случае, испаряемая влага может создавать на готовых деталях из алюминия полости и поры.
4. Не допускается закалка раскаленных отливок в холодной воде, так как при резком остывании может возникнуть внутреннее напряжение и усадка металла.
5. При устройстве печи с электрическими нагревательными элементами, необходимо предусмотреть заземление конструкции.

При выполнении последовательности и технологии работ, литье — доступный процесс создания изделий из алюминия в кустарных условиях.

Особенности плавки и литья алюминиевых сплавов

При рафинировании флюсами частицы взвешенных неметаллических включений удаляются из металла, переходя в шлак, вследствие хорошей смачиваемости их расплавленным флюсом или растворения в нем этих включений. Для рафинирования большинства алюминиевых сплавов используют флюс, состоящий из 47% КCl, 30% NaCl и 23% Na3AlF6. Флюс в количестве 0,5—1% от массы металла засыпают на поверхность расплава, нагретого до 700—750 °С, затем замешивают в него в течение 3—5 мин, после чего удаляют шлак и выстаивают в течение 10—15 мин для более полного всплывания и отделения замешанного флюса.

Для уменьшения загрязненности металла твердыми неметаллическими включениями применяют также фильтрование через сетчатые и кусковые фильтры из раздробленных флюсов, устанавливаемые в песчаных и металлических формах между стояком и коллектором, между литейной чашей и стояком (см. гл. 1), что позволяет в 1,5—3 раза снизить загрязненность сплавов неметаллическими включениями.

Наиболее эффективным является фильтрование алюминиевых сплавов через слой расплавленного рафинирующего флюса (рис. 8.3,6). В этом случае сплав поступает на диск 2, имеющий отверстие диаметром 5— 10 мм, и в виде струек проходит через расплавленный флюс 3, плотность которого меньше плотности сплава. Накопившийся в электрообогреваемом тигле 1 металл выпускается в раздаточный ковш 5 при подъеме запорного стержня (стопора) 4.

Эффективным способом очистки от растворенных газов является вакуумирование. С понижением давления растворенные газы выделяются из расплава и удаляются в виде пузырьков. Обработку металла проводят в вакуумно-продувочной камере 1, в которую помещают ковш 2, вакуумируют металл и дополнительно продувают его газом (рис. 8.3,в).

Алюминиевые сплавы на основе системы Al—Si (силумины) перед заливкой подвергают модифицированию. При этом происходит измельчение частиц кремния, что приводит к повышению механических свойств сплавов, особенно относительного удлинения и ударной вязкости. Модифицирование осуществляют введением в расплав стронция в виде лигатуры, 0,1% металлического натрия или смеси его хлористых и фтористых солей. Эти соли одновременно выполняют роль защитных и рафинирующих флюсов.

Модифицирующий флюс в количестве 1,5—2% засыпают на поверхность расплава и выдерживают в течение 12 мин, после чего замешивают в металл и после выдержки в течение 1,5—2 мин удаляют вместе со шлаком.

Широко применяют в литейных цехах универсальные флюсы, обработка которыми позволяет совместить рафинирование и модифицирование сплава. Все они содержат хлористые и фтористые соли. Например, универсальный флюс № 3 содержит 50% NaCl, 10% КCl, 30% NaF и 10% Na3AlF6.

Чтобы предотвратить загрязнение сплава оксидами в процессе заливки, необходимо обеспечить плавное, без завихрений заполнение формы металлом, что достигается использованием расширяющихся литниковых систем, которые способствуют и отделению неметаллических частиц. Широко применяют сифонные литниковые системы и вертикально-щелевые (см. гл. 2), позволяющие получить наиболее благоприятное распределение температуры по высоте отливки и направленное затвердевание снизу вверх.

Алюминиевые сплавы склонны к образованию усадочных раковин и усадочной пористости, устранение которых достигается простановкой прибылей, холодильников, а для ответственных деталей использованием кристаллизации под давлением в автоклаве. Применение давления при кристаллизации позволяет получить наиболее плотные отливки из алюминиевых сплавов.

В связи с невысокой температурой плавления и хорошей жидкотекучестью алюминиевых сплавов для приготовления формовочных и стержневых смесей применяют мелкозернистые пески со значительным содержанием глины (классов П, Т, а также ЗК, 4К). В состав формовочных смесей входит 75—90% оборотной смеси и 10— 25% свежих песков.

В формовочные смеси для алюминиево-магниевых сплавов, чтобы предупредить их окисление в процессе заливки и кристаллизации, вводят защитные присадки (RM, борная кислота в количестве 4—5%).

Для крупносерийного и массового производства применяют безводные песчано-бентонитовые смеси с минеральными маслами, позволяющие изготовлять литейные формы повышенной прочности прессованием под высоким давлением.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector